DADOS DE PRECIPITAÇÃO

Neste trabalho, os dados de chuva diária obtidos por medição de postos pluviométricos ao longo do período de 1998 a 2017 foram disponibilizados pela Agência Executiva de Gestão de Águas (AESA). Ao todo, existem 251 séries espaçadas por todo o estado e os dados diários foram acumulados a nível mensal para cálculo do índice SPI e desenvolvimento das análises de seca deste estudo. Entretanto, cabe destacar que foi realizada uma análise prévia da consistência das séries de precipitação disponibilizadas para avaliar a qualidade da rede pluviométrica sobre o estado da Paraíba ao longo do período. A Figura 3 mostra a distribuição espacial do percentual de falhas das séries de chuva, a distribuição percentual das falhas para cada mesorregião e a evolução temporal de dados disponíveis ao longo dos 20 anos.

A partir da Figura 3a, nota-se que considerável irregularidade na distribuição espacial dos postos pluviométricos sobre o estado da Paraíba. Em termos quantitativos, a região que tem a melhor instrumentação é o Sertão, seguida do Agreste, Borborema e da Mata Paraibana. Todavia, ao considerar a densidade de estações por km² para cada mesorregiões, a ordem de classificação se altera e a Mata Paraibana, passa a apresentar maior número de estações por km², com taxa de uma estação a 120 km². O Agreste, cujos postos estão concentrados na porção central, tem a segunda maior densidade pluviométrica do estado, com cerca de uma estação a cada 170 km². Para o Sertão e a Borborema a situação é considerada a mais crítica da Paraíba, tal que só existe um posto a cada 230 e 300 km², respectivamente.

Figura 3 –(a) Distribuição espacial do percentual de falha das séries de chuva, (b) distribuição percentual das falhas para cada mesorregião e (c) evolução temporal do percentual de dados disponíveis ao longo dos 20 anos.

A WMO (1994) recomenda que, a depender das condições fisiográficas, a área mínima monitorada por cada estação deve ser de 575 km² ao considerar zonas com relevo plano e pouco ondulado. Já em zonas de topografia complexa, a quantidade de pluviômetros por km² deve ser maior a fim de realizar a correta caracterização do regime pluviométrico da região. Ao utilizar essa taxa de densidade como valor referencial, percebe-se que a instrumentação da Paraíba pode ser considerada satisfatória, especialmente em se tratando das regiões da Mata Paraibana e do Agreste. Todavia, a densidade descrita previamente foi computada levando em consideração todos os pluviômetros existentes em cada mesorregião, sem desconsiderar aqueles que apresentaram falhas em seus registros ao decorrer dos anos.

Por tal motivo, estima-se que a situação quanto à densidade pluviométrica sobre o estado da Paraíba é ainda mais crítica ao considerar apenas as estações pluviométricas que não apresentaram falha ao longo do período de 1998 a 2017. Ao excluir os postos com séries de dados incompletas dessa análise, a taxa passa a ser de um posto a cada 580, 540, 780 e 910 km² para as mesorregiões da Mata, Agreste, Borborema e Sertão, respectivamente. A Paraíba como todo tem uma taxa de densidade de cerca de um posto a cada 725 km², ultrapassando o valor limite estabelecido pela WMO e realçando a debilidade da instrumentação sobre a região.

Além da irregularidade no tocante à distribuição espacial, percebe-se a partir da Figura 3b que a rede pluviométrica do estado da Paraíba também apresenta significativas deficiências em termos qualitativos. Ao definir diferentes classes para avaliar a qualidade das séries de chuva do estado, i.e., C0 (0,0%), C1 (0,0–20,0%), C2 (20,0–40,0%), C3 (40,0–60,0%), C4 (60,0–80,0%) e C5 (80,0–100,0%), percebe-se que das 251 séries espaçadas sobre o território, em apenas 78 não houve falhas ao longo dos 20 anos analisados. A partir do cálculo das áreas de influência de cada pluviômetro estimadas pelo do método de Thiessen, nota-se que esses 78 pluviômetros representam um percentual apenas de cerca de 34% da área do estado, o que demonstra que apenas um terço do território da Paraíba apresentou continuidade de dados de chuvas ao decorrer de todo o período.

Analisando detalhadamente os postos que não apresentaram falhas ao decorrer da série histórica (C0), nota-se que grande parte de suas áreas estão inseridas na mesorregião do Sertão (37,1%), seguida da Borborema (36,4%), do Agreste (20,9%) e da Mata Paraibana (5,6%). Em relação aos postos categorizados como C1, que representam os postos com o menor percentual de falhas, percebe-se que esses cobrem cerca de 50% do território, tal que o Sertão abrange o maior percentual (46,1%), enquanto a Mata tem os menores percentuais (6,9%). Para as demais classes, há diminuição em relação ao percentual de área de influência como um todo, tal que todos os postos que apresentaram mais do que 20% de falhas, i.e., C2, C3, C4 e C5, totalizaram juntos uma cobertura de pouco mais que 16% do estado.

Dentre esses resultados, um destaque especial merece ser dados aos postos com o maior percentual de falhas, i.e., C5. Diferentemente das outras classificações, notou-se que toda área sob influência de postos com elevado percentual de falhas estava localizada na zona da Mata Paraibana, tal que esse mesmo comportamento pode ser observado nos postos tipo C3 (5,2%), compostos em mais de 25% por tal mesorregião. Isso demonstra que a região da Mata Paraibana apresenta um déficit não só na quantidade de postos como também quanto a

qualidade das séries de dados disponíveis se comparados as outras regiões. Quanto à evolução temporal dos dados disponíveis, nota-se a partir da Figura 3c que não houve momento em que todos os pluviômetros apresentaram dados.

Entretanto, em alguns casos mais que 95% do território teve a precipitação monitorada de modo simultânea e esse resultado traz uma discussão interessante quanto à qualidade dos pluviômetros da Paraíba. Fica comprovado que apesar do fato de que apenas um terço do território tenha apresentado séries completas, o percentual de área com disponibilidade de dados ao decorrer do tempo ainda assim foi alto. Isso significa que as falhas sobre o estado, de modo geral, não aconteceram de maneira simultânea, já que caso isso tivesse acontecido, os percentuais de área com dados em diversos momentos seriam baixos. Ainda sobre essa figura, nota-se que até o ano de 2004, o percentual de área com disponibilidade de dados se manteve em torno de 90%, enquanto que de 2005 a 2013, há aumento nos valores percentuais.

Por outro lado, a partir do ano de 2015, houve diminuição no percentual de área com disponibilidade de dados, tal que os menores valores chegaram a 75%. Em relação ao padrão de cada mesorregião, houve maior variação nos valores percentuais do Sertão, enquanto que na região da Mata, os valores percentuais foram praticamente constantes ao decorrer do tempo, i.e., o percentual de área com disponibilidade de dados na região litorânea se manteve inalterado ao longo do período, enquanto que houve variação significativa no Sertão. Diante dessa discussão, todas as séries que apresentaram falhas ao decorrer do período de 1998 a 2017 foram excluídas das análises seguintes, resultando em um total de 78 séries de chuva completas para serem utilizadas no presente estudo.

A decisão de descartar as séries pluviométricas incompletas é motivada pelo fato de que um dos propósitos é avaliar a acurácia do satélite TRMM em captar o comportamento das secas e de suas características. Assim, trabalhar apenas com séries de dados completas evita tanto o processo de preenchimento de falhas, como também expõe a situação da região quanto à disponibilidade de dados de precipitação. É válido destacar que os dados utilizados nesta pesquisa também foram avaliados em termos de erros e de consistência. De modo geral, não foram encontrados quaisquer erros grosseiros e no tocante a consistência e homogeneidade das séries, o método das duplas massas constatou quaisquer episódios relacionados à alteração nas condições físicas da região. Os resultados indicaram que todas as 78 séries são adequadas para as análises propostas.

4.2.2. DADOS TRMM

Para realizar o monitoramento das secas utilizando estimativas de chuvas completas e igualmente distribuídas sobre o estado da Paraíba, foram utilizados dados do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), que como já explicado, é uma missão conjunta entre a agência espacial americana (NASA) e a agência espacial japonesa (JAXA) (Huffman et al., 2007). Lançado ao final de 1997, o TRMM foi desenvolvido para realizar o monitoramento da precipitação nas regiões tropicais do planeta, mas sofreu problemas técnicos por volta de 2014 e passou a cair lentamente enquanto continuava a coletar dados (Xia et al., 2018). Dentre os produtos disponíveis, o TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis (TMPA) é o produto que combina os dados de precipitação estimados por medições de sensoriamento remoto com as observações de precipitação de estações pluviométricas e radares, quando disponíveis.

É válido pontuar que os produtos do TMPA são capazes de cobrir extensos domínios de espaço, i.e., entre latitudes 50°N e 50°S e longitude 180°O e 180°L, além de apresentarem uma refinada resolução espacial de 0,25° × 0,25°, permitindo o monitoramento da chuva em várias áreas do globo (Zhao et al., 2018). Na Paraíba, vários estudos utilizaram as estimativas do TMPA e no geral, os resultados indicaram que essas estimativas são alternativas viáveis no tocante ao desenvolvimento de estudos relacionados aos recursos hídricos (Brasil Neto et al., 2016; Brasil Neto et al., 2017; Santos et al., 2019a; Santos et al., 2019b; Brasil Neto et al., 2019a; Brasil Neto et al., 2019b). Neste trabalho, foram utilizados as estimativas do TMPA 3B42v7 e a área de estudo foi dividida em 187 grids (11 × 17), cujo os centroides variam a cada 0,25° das latitudes 5,875°S a 8,375°O e das longitudes 38,875°O a 34,875°O (Figura 4).

A Figura 4 mostra a distribuição espacial da grade TRMM e dos postos pluviométricos utilizados neste trabalho sobre o estado da Paraíba. É interessante destacar que as séries de precipitação diária foram acumuladas para se obter as séries de precipitação mensais desde janeiro de 1998 até dezembro de 2017, obtendo-se pouco menos de 45,000 dados de totais acumulados mensais (187 séries TRMM × 20 anos × 12 meses), estimados por satélite de sensoriamento remoto sobre toda a região de estudo. As estimativas são contínuas e cobrem o estado da Paraíba bem como suas redondezas, o que garante uma caracterização espacial robusta e completa de toda a área.

Figura 4 – Distribuição espacial da grade TRMM e dos postos pluviométricos utilizados sobre o estado da Paraíba.